一切已經準備就緒。忽必烈命玉昔帖木兒、博羅歡為先鋒，率蒙古軍先行。
5月
20日，他親率李庭、董士選等漢軍為中軍，緊隨其後出發。
大汗出行，隊伍的前面有巨大的皂纛和駝鼓、馬鼓開道，在這之後是一支龐大的儀仗隊。忽必烈坐在兩頭大象拉著的黃色輅車內，車廂裡放著一張靠背龍椅，椅子上有方坐子和可貼褥，車廂上左畫青龍、右畫白虎、前畫朱雀、後畫玄武。馬可、賀勝等一班侍衛緊圍輅車左右。輅車的後面是騎着高頭大馬的眾多王公大臣以及手持十八般兵器、身經百戰的將領們。
禦林軍護衛左右，隊伍後面是編列而成的精鋭騎兵及步兵。
鼓聲震天，喧囂如雷，人馬像一條無止境的洪流向前湧去。
精明的玉昔貼木兒又調派了十餘支精鋭的騎兵隊，遠遠地衝在先鋒部隊的前面，他們的任務就是誅殺乃顏的哨兵、封鎖消息、控制交通要道。這一招極為有效，忽必烈的大軍踏入乃顏的領地，他還不知道大軍已經逼到家門口了。
6月
3日，當中軍主力行進到撒兒都魯時，遇上了乃顏大將塔不台、金家奴率領的
6萬大軍。此刻正值久雨之後，道路泥濘，長時間的急行軍使得部隊極為疲勞，再加上糧草一時供應不上，不少大臣面露怯意。
忽必烈果斷地命李庭軍向左、董士選軍向右，合力猛攻，他告訴兩位大將，如若不勝，他將親自率軍上陣。
兩位大將抖擻精神，奮力搏殺。畢竟塔不台等是以逸待勞，激戰終日，未分出高低上下。
大帳之中，忽必烈坐在龍椅上，右手撫着前額沉思着。他猛然抬起頭來，看著在右手下方站立着的馬可，說道：「在這裡多停留一分，就對我們越不利，突襲將不復存在，乃顏會做好充分的準備。馬可，以你之見呢？”「夜襲！」「對，正合朕意。」忽必烈站了起來，“塔不台決不會料到我們勞師遠征打了一天之後，會夜裡劫營。」
按照忽必烈的部署，將領們選派了
100多名壯士，每個人身穿黑衣，悄無聲息地潛入塔不台營中。子夜時分，同時點燃火炮。一時間，炮聲四起。嚴陣以待的部隊看到敵營中炮聲震天，火光沖霄，立刻發起總攻。
本來就底氣不足、心有疑懼的塔不台軍，從睡夢中驚醒，黑夜之中，根本弄不清對手進攻的方向，操起刀槍，也搞不清東南西北，自相殘殺起來，加上忽必烈大軍的衝擊，很快全軍盡潰。
元軍乘勝向北猛追。玉昔貼木兒聞知大汗主力遇敵，暫時停止了前進，並派出部分軍隊回師援助。中軍主力和先鋒會師在一起，全軍上下士氣高昂。
忽必烈深知自己在兵力上不占優勢，惟一的制勝之道就是出其不意、攻其不備，如果不能全殲乃顏，勢必造成又一個海都，遺患無窮。
於是，他改變了軍事部署，以玉昔貼木兒統率蒙古軍，以李庭統率漢軍，以最快的速度，向乃顏主力的集結地——那兀江一帶進擊。
由於計劃周密，行動迅速，當元軍抵達乃顏的失剌斡耳朵所在地不裡古都伯塔合，乃顏還如同蒙在鼓裡，一無所知。
忽必烈令大軍在山後紮營，略事休整。山前的一片平原上，就是乃顏軍隊的宿營地。
第二天凌晨，元軍軍心踴躍地登上山頂，出現在乃顏軍隊面前。只見乃顏的部隊組織渙散，凌亂不整，既沒有前衛，也沒有哨探。乃顏正和他的一個寵姬睡在大帳中，他的心裡很安穩，因為他知道左手諸王和海都都支持他，龐大的軍隊給了他過分充足的信心。
天已放亮，黎明的朝霞映紅了天空。忽必烈坐在架在四隻大象背上的大木轎子裡，轎子上插着旗幟和傘蓋，周圍簇擁着許多弩手和弓箭手，馬可等人也手持長劍站在象前。忽必烈坐在轎子裡，冷冷地望着山下的一切，一言不發。
乃顏在睡夢中聽到遠方傳來的陣陣馬蹄聲，他還沒弄清發生了什麼。等他披上衣服，出了帳篷門向遠處一看，真是從頭涼到了腳。這麼多元軍總不至於是從地裡冒出來的吧。此刻，乃顏真後悔自己為何如此大意，小瞧了忽必烈，如果等海都的軍隊到了之後再舉事，就不會造成如此局面。
山頂上，綉有日月圖案的大汗之旗在晨曦中迎風飛揚，乃顏閉上了眼睛，長嘆了一口氣。但他還是努力振作精神，倉促組織部隊進行防禦。
元軍組成一個個方陣，左右兩翼的軍隊向側後拉開，從遠處將乃顏的軍隊包抄起來，中軍則穩步向前推進。每個騎兵方陣前面都有很多排列整齊的步兵，他們配有短矛和劍，開戰時，他們可以跨上馬，坐在騎兵背後督戰；騎兵衝鋒時，他們跳下馬來，用短矛和劍刺殺敵軍的戰馬。
按照蒙古人的習慣，戰陣擺好後，就開始吹奏起各種各樣的管樂器，並高唱戰歌。歌聲、鐃鈸聲、鼓聲，匯成一片，震撼山嶽。
山頂上，大汗擂起了戰鼓，這是進攻的信號。兩翼的部隊衝向敵軍，中軍也開始攻擊。剎那間，箭如雨下，一排排的人馬紛紛倒地，士兵的吶喊聲，戰馬的嘶鳴聲、武器的撞擊聲，混成一團。箭雨之後，短兵相接。
馬可永遠也忘不了這場空前規模的血戰，他看見長矛刺穿了多少人的身體；大刀砍下了多少人的軀幹；長劍割斷了多少人的喉嚨；又有多少人在大火中翻滾。
雙方殺得人仰馬翻，屍積如山。元軍一次次地向乃顏的防線發起衝擊。時近中午，乃顏的部隊終於頂不住了，他們開始四下潰散。乃顏率少量親軍突出重圍，但剛逃到失列門林，就被緊追而來的元軍俘獲。
戰爭結束了，空中瀰漫著令人作嘔的血腥味。
